1 南京理工大学理学院，江苏 南京 210094
2 中国商飞上海飞机制造有限公司，上海 201324
通过测量板状材料中Lamb波的频散曲线可以反演出材料的特性参数，因而这种方法在材料表征、评价和无损检测等领域具有广阔的应用前景。基于移动激光源法测量了薄板中Lamb波的频散曲线，通过高速转镜使聚焦的激光线源在样品表面以与相应Lamb波模式匹配的速度移动，当激光移动速度与Lamb波相速度一致时，可以以较高的效率激发出此Lamb波模式。通过改变转镜的转速，即改变激光线源的移动速度，记录不同移动速度下所激发的Lamb波频谱，可以得到Lamb波的频散曲线。在此基础上，结合粒子群优化算法反演了铝板以及聚苯乙烯板中的纵波波速与横波波速。在仿真中，开展了不同模式和频厚积处频散特性对材料参数的敏感度分析，并比较了不同噪声水平下以及不同模态频散数据选取所对应的拟合效果，讨论了2500~4000 m/s相速度区间基于频散曲线的反演敏感度问题。最终基于移动激光源实验中所提取的铝板中Lamb波的频散数据进行参数反演，结果显示，纵波声速和横波声速的反演误差均小于1.5%，证明了该方案的有效性。
测量 激光超声 参数反演 移动连续激光源 粒子群优化算法
复旦大学通信科学与工程系和电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
提出了一种基于光学外调制器倍频产生W波段线性调频（LFM）信号并用于高分辨率测距的新方案。通过光调制器将来自任意波形发生器（AWG）的LFM信号调制到光载波的边带上，利用光电探测器（PD）拍频完成光电转换，从而产生四倍频W波段LFM信号，其中心频率与带宽均为原始LFM信号的四倍。发射上述宽带LFM信号对相距为50 cm的2个目标分别测距，测量结果为48.8 cm，误差为1.2 cm。为进一步验证实验的可靠性，调整2个目标的距离为40 cm，测量结果为38.9 cm，误差为1.1 cm。该系统克服了难以直接在电域产生高频信号的“电子瓶颈”，通过光子辅助产生宽带LFM信号实现了高分辨率感知测距，为未来超高分辨率的线性调频连续波雷达系统提供了一种解决方案。
微波光子学 雷达测距 光子辅助倍频 线性调频连续波 W波段 激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0906006
1 太原师范学院物理系，山西 晋中 030619
2 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
研究了在高抽运功率下，单共振光学参量振荡器（SRO）腔型对其输出特性的影响。在理论分析的基础上，实验搭建了基于掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂（MgO∶PPLN）晶体的两镜驻波腔和四镜环形腔SRO。驻波腔SRO的阈值抽运功率为3.2 W，当抽运光功率为14.2 W时，信号光和闲频光功率分别为5.2 W和2.2 W。当抽运光功率大于15 W时，驻波腔SRO输出功率的实测值随抽运光功率的增大而减小，与理论预测偏差较大。环形腔SRO的阈值抽运功率为7.2 W，当抽运光功率为25 W时，信号光和闲频光功率分别为8.1 W和3.6 W。环形腔SRO输出功率的实测值和理论预测基本一致。驻波腔及环形腔SRO输出的信号光在2 h内的功率波动分别优于±2.76%和±2.53%，驻波腔及环形腔SRO输出的闲频光在2 h内的功率波动分别优于±1.24%和±1.19%。驻波腔及环形腔SRO输出信号光的长期频率漂移分别优于±40 MHz及±28 MHz。
非线性光学 单共振光学参量振荡器 连续单频红外激光 高功率 环形腔
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学光电学院，北京 100049
在应用于自动驾驶的相位调制连续波（PhMCW）激光雷达测距系统中，测量中频（IF）信号的脉冲宽度是关键问题，时间数字转换器（TDC）模块对IF信号的测量决定了PhMCW激光雷达的测距范围与精度。然而传统的TDC实现方法测量范围很小，且实现大测量范围时系统复杂度高，难以应用于自动驾驶。为了实现高精度大范围的TDC模块，采用基于现场可编程门阵列（FPGA）的严格计数链法，在保证比较高的测量精度的前提下，增加很少的资源使用量就可以扩大测量范围，设计简单。该TDC模块能够实现1.24 μs的时间测量范围，对应最大探测距离为186 m。利用信号源产生不同脉宽的被测信号进行实际测试，获得了最佳为26.42 ps的测量精度，对应测距精度为3.96 mm，优于现有商用激光雷达50 mm的测距精度。对200 ns脉宽的过采样数据包进行了频谱分析，证明了TDC测试结果受开关电源噪声影响。最后，搭建PhMCW激光雷达系统进行应用验证，实现了0.3~7 m飞行时间探测，从而证明了该TDC测量方法的可行性。该方法在激光雷达测距领域具有广阔的应用前景。
遥感 激光雷达 现场可编程门阵列 时间数字转换器 相位调制连续波 中频信号
中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热（ECRH）系统、重离子加速器电子回旋共振（ECR）离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 kW/30 s运行的基础上，通过结构优化和稳定性设计验证，最终实现了在10～50 kW功率范围多个功率水平的稳定长时间连续运行，典型运行结果为16 kW/3000 s、26 kW/900 s、46 kW/1800 s、50 kW/300 s，特别在输出功率32 kW连续稳定工作了400 min。这是国内首次研制出小时级连续工作的中等功率回旋管。
回旋管 电子回旋共振加热 ECR离子源 连续波 磁约束聚变 gyrotron electron cyclotron resonance heating ECR ion source continuous wave magnetic confinement fusion 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033001
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室，北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体和激光技术重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学，北京 100049
研究了一种基于注入锁定技术的888 nm 半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1342 nm Nd:YVO4激光器。采用最大输出功率20 mW分布式反馈单频半导体1342 nm激光器作为注入种子，利用lock-in (LI)技术，对LD端泵的Nd:YVO4环形腔激光器进行种子注入，实现了单频可调谐激光输出。激光器最大平均输出功率为13.9 W，测量的线宽为41 MHz，调谐范围为1341.6774~1341.8025 nm。x轴和y轴的光束质量$ M^{2} $因子分别为$ M_x^2 $= 1.30和$ M_y^2 $= 1.23。实验结果表明：与先前文献报道的注入锁定1342 nm可调谐激光的结果相比，所需种子功率大幅减小，输出功率也有所提升。
Nd:YVO4激光器 连续波 单频 可调谐 注入锁定 Nd:YVO4 laser continuous-wave single-frequency tunable injection-locked 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230366
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of Solid-State Microwave Devices and Circuits, Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051, China
In this letter, high power density AlGaN/GaN high electron-mobility transistors (HEMTs) on a freestanding GaN substrate are reported. An asymmetric Γ-shaped 500-nm gate with a field plate of 650 nm is introduced to improve microwave power performance. The breakdown voltage (BV) is increased to more than 200 V for the fabricated device with gate-to-source and gate-to-drain distances of 1.08 and 2.92 μm. A record continuous-wave power density of 11.2 W/mm@10 GHz is realized with a drain bias of 70 V. The maximum oscillation frequency (fmax) and unity current gain cut-off frequency (ft) of the AlGaN/GaN HEMTs exceed 30 and 20 GHz, respectively. The results demonstrate the potential of AlGaN/GaN HEMTs on free-standing GaN substrates for microwave power applications.
freestanding GaN substrates AlGaN/GaN HEMTs continuous-wave power density breakdown voltage Γ-shaped gate Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012501
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 张江实验室，上海 201210
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
研究了薄片激光器中晶体与热沉的封装技术和核心技术，采用薄片晶体与金刚石热沉的光胶工艺，自主设计并研制了5 mm口径的YAG/Yb∶YAG复合薄片激光模块，分析了该薄片激光模块的多通泵浦系统，建立了晶体热效应数值仿真模型，实验测量了在2.2 kW/cm2泵浦功率密度、940 nm泵浦波长下薄片晶体的热焦距为445.6 mm；采用基于光胶工艺封装的薄片激光模块搭建连续激光器，在70 W泵浦功率下获得了18.75 W功率的基横模输出，斜率效率和光光转换效率分别为36.59%和26.79%。
激光器 薄片激光器 多通泵浦 热效应 连续激光器 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514003
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 东南大学成贤学院，江苏 南京 210088
报道了基于Nd∶YVO4激光晶体和钨酸钆钾（KGW）拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器，实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时，901 cm-1拉曼频移增益较高，在36.6 W半导体激光泵浦功率下获得了6.63 W的 1177.3 nm连续波斯托克斯光输出，光光效率和斜效率分别为18.1%和24.7%；而当基频光沿KGW晶体Ng轴偏振时，由于768 cm-1和901 cm-1两条拉曼谱线的竞争以及对应89 cm-1小波数拉曼峰的级联拉曼斯托克斯光起振，拉曼激光器的光谱和功率特性均发生劣化。在实验中还观察到KGW像散的热透镜效应对激光模式产生的影响。
激光器 受激拉曼散射 连续波拉曼激光器 内腔拉曼激光器 钨酸钆钾晶体
清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084
调频连续波（FMCW）激光雷达具有非接触式测量、抗环境光干扰、高分辨率、能够同时获取速度和距离信息等优势，近年来被广泛应用于航空航天、精密制造、无人驾驶等领域。FMCW激光雷达的测距能力很大程度依赖于其光源的扫频线性度。在实际应用中，扫频光源会受到诸如应力拉伸不均匀、腔内温度变化、电路噪声等因素的影响，导致扫频非线性的产生，使得测距分辨率和精度下降。针对这一问题，本文从原理出发，分析了FMCW激光雷达中光源扫频非线性的影响，系统介绍了不同类型扫频非线性校正技术的原理和国内外研究进展，并对这些方法的适用场景、特性和优缺点进行总结，为后续相关研究提供启发。
调频连续波 激光雷达 绝对测距 扫频光源 非线性校正 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0328001
